随着燃料电池汽车产销量的攀升，储氢瓶需求大幅增加。为了提高安全性、续航里程等，市场亦对储氢瓶性能提出更高要求。

据业界统计，2022年中国市场车载储氢瓶需求量约为6.9万支，同比增长127.7%；2025年可达23万支，年复合增长率约为66%；2023可达224万支，年复合增长率约为61%。

随着燃料电池车辆数量的加速增长，市场对于IV型储氢瓶的需求开始显现，企业也加快了对IV型储氢瓶的布局步伐。

01

蓝海在前

群雄聚集力推发展

2022年以来，燃料电池汽车市场快速增长。储氢瓶作为燃料电池汽车必不可少的关键零部件之一，正在释放出巨大的市场需求。

相较目前普遍采用的Ⅲ型储氢瓶，IV型储氢瓶有着轻量化、高压力、高储氢质量比和长寿命等优点，发展前景被广泛看好。尤其对于氢能重卡、乘用车等车型，Ⅳ型储氢瓶的加速发展意义更为重大。

国内燃料电池有望最先实现商业化的细分市场—氢能重卡有着高续航里程、低成本及轻量化的发展需求，与IV型瓶的特点相契合。以IV型瓶为代表的轻量化技术应用，对重卡发展意义甚远：一方面可使车辆的运载力更强劲，提升车辆的经济效应；另一方面也能够减少氢气的用量，节约使用成本。同样的加氢量，轻量化技术可以使车辆的续航里程更远。

再看乘用车，其对储氢瓶的重量及储氢效率敏感度相对较高，Ⅳ型瓶成为燃料电池乘用车的首选储能装备，在国际上被主流燃料电池乘用车批量使用。2022年以长安、东风、海马、一汽等为代表的中国品牌乘用车企业均加速了对燃料电池乘用车的研发和布局。随着车企的入局推进，Ⅳ型瓶的配套需求将逐步释放。

市场正在招手，这也让国内企业看到了Ⅳ型瓶发展的机遇，除了前述彼欧集团联手申能集团旗下子公司浙江蓝能、龙蟠氢能源外，以中集安瑞科、佛吉亚斯林达、国富氢能、天海工业、中材科技、亚普股份、奥扬科技等为代表的各大企业已经切入Ⅳ型瓶布局，以期抢占先机，主要分为技术引进和自主研发两种方式进行 IV 型瓶量产准备。

据高工氢电调研发现，目前国内企业的IV型瓶业务均感受到了来自下游市场的需求催动，开始由实验研发进入与终端应用协同的产品开发阶段。大部分在接下来两年将联合合作企业推进IV型瓶产品的应用，到2025年前后国内Ⅳ型瓶发展有望迈入正轨。

“我们已经接到了相关订单，目前进入到定制研发的阶段，有望很快开始装样车，预计到2025年会投入批量生产。随着规模的上升，IV型瓶成本还有很大的降幅空间。”某企业高层透露。

02

难点待解

正视问题稳健前行

储氢瓶在市场端能否被广泛应用，除了考虑成本因素，还需考虑瓶子本身性能、产业配套、政策审批等问题。

据上述氢咨询机构研究员介绍，储氢瓶重量占比95%以上，需求的氢气只有5%，而且不能长距离运输。“因此，储氢瓶的关键是如何增加氢气单位体积密度。在耐压的同时，将瓶子做轻。”

因此，IV型瓶“风起”，各企业争相布局。例如，中集安瑞科于2020年与Hexagon合作，计划引入IV型储氢瓶在国内市场推广，并计划将于2022年年中实现量产，总产能达10万只/年；国富氢能于2020年布局IV型储氢瓶技术研发；京城股份计划年产10000支IV型储氢瓶等。

浙江大学建筑工程学院教授白勇表示，“III型瓶重容比偏大，生产成本高，且70兆帕压力下更容易发生氢脆。相比之下，Ⅳ型瓶优势明显。首先，IV型瓶采用非金属内胆，能够抗氢脆腐蚀；其次，在相同容积和压力条件下，IV型储氢瓶储氢密度高于III型瓶，重量却更轻。”

“不过，IV型储氢瓶也存在着技术上的难题——由于采用树脂内胆，使得安全性大幅降低，耐热性、氢气渗透、容易破裂，密封等问题对制造工艺、复合材料的开发提出了挑战。”上述氢咨询机构工作人员指出。

此外，据业内反馈，储氢瓶所使用碳纤维国内供应商主要有中复神鹰、光威复材和中安信等可以达到气瓶缠绕的要求，但依然以小丝束为主，且供不应求。

“还存在产品稳定性差，毛纱率高，缠绕工艺性差的问题，大多使用在20MPa的缠绕等级上，35MPa的压力等级也有使用，70MPa等级使用较少。”一位业内人士表示。

值得注意的是，70MPa储氢瓶的使用还存在手续审批、标准制定不完善等问题。2022年9月底，上海市推出首批氢能网约车，该批车辆配备的是70MPa储氢瓶，续航里程达600公里。

但事实上，加氢站只能提供35MPa压力等级的氢气加注服务。“虽然车辆储氢系统是70MPa，但加氢站目前还没有获批可进行相应的加氢服务。”加氢站工作人员表示，该站70MPa的压缩机、加氢机等加氢设备都已具备，但相关许可证尚未下发。

此外，据业内反馈，IV型储氢瓶的企业标准、团体标准都已发布，但国标尚未出台。

“我们现在能做的就是把产品做好，解决好技术上的痛点，确保产品的安全性，待相关审批通过后，将能立马响应市场需求。”董殊表示。

03

突破性进展

近日，未势能源自主研发的第二代70MPa-57L Ⅳ型储氢瓶取得突破性进展，质量储氢密度达到6.1wt%，超过美国能源部（DOE）设定的2025年质量储氢密度目标值为5.5wt%，优于当前国际市场主流品牌类似产品指标，达到世界领先水平，主要适用于氢燃料电池乘用车型车载储氢系统。

同时，根据市场不同场景、不同客户类型的应用需求，未势能源IV型储氢瓶全系列产品规划同步推进，工作压力覆盖35MPa和70MPa，包括70MPa-23L、35MPa-210L等各种规格型号的产品序列，部分商用车载IV型储氢瓶的质量储氢密度指标可达6.8wt%，全系列产品已实现关键核心技术100%自主可控，关键原材料(如碳纤维)和核心配套部件(如瓶口阀、内胆等)实现100%国产化，综合成本降低20%，具备轻量化、长寿命、高安全等综合性能优势，并将于近期陆续发布，可提供定制化产品开发，广泛应用于燃料电池乘用车、商用车(重型卡车、公交客车、冷链物流车)、船舶等场景及领域。

在IV型储氢瓶的开发过程中，未势能源基于客户端不同工况环境应用需求，结合氢气介质的特殊性与储氢系统功能、结构等匹配特性，充分发挥储氢领域关键技术研发优势，通过大量的可行性设计方案和试验验证，聚焦“新材料、新技术、新工艺”的应用，陆续攻克IV型储氢瓶多项关键技术难题。

1、攻关新材料开发，从源头摆脱应用局限

未势能源专注于关键材料的开发和应用，与国内许多知名高效、科研院所、供应链伙伴共同开展深入合作，重点针对塑料内胆原材料的氢阻隔性，内胆在泄放过程中容易产生的鼓包、屈曲、塌陷，航天级铝合金的化学成分控制、热处理状态，碳纤维预浸带的加工及配套树脂的性能等共性技术“卡脖子”难题，逐层进行技术攻坚，从源头摆脱核心材料进口、高昂成本带来的应用局限。

目前，未势能源已陆续取得了包括内胆高分子原材料选型，高强度新型纤维预浸带与配套树脂配方等关键共性技术研发和应用验证，从根本上为储氢气瓶的力学优异性能、质量稳定性与国产化替代提供了重要保障，具有重要的科学意义和工程应用价值。

2、创新结构设计，提升产品可靠性

新材料的选择固然重要，但要真正体现储氢瓶的质量稳定性、一致性和适用性水平，必须离不开科学的结构设计。

瓶口部位金属阀座与阀门的转接头结构，摒弃常规繁杂的多部件结构设计，通过自主创新内胆、阀座密封结构与界面化设计，实现一体化“直连”。其中，金属阀座采用轻量化结构设计，外观曲线与内胆封头曲线光滑连接，充分考虑外界冲击时阀座与碳纤维复合材料的相互作用，做到防滑、防转，并配合有限元分析软件，在科学的安全系数下做到极致“轻量化”设计，重量较竞品减轻40%，并创新高性能“密封”解决方案，降低了氢气泄漏、渗透隐患，进一步提升了产品的安全性。

另外，在碳纤维铺层设计方面，通过采用遗传算法、仿真模拟软件等科学设计方法，优化缠绕角度及铺层顺序，将碳纤维预浸带的纤维强度、韧性发挥到最大化，确保储氢瓶在氢燃料电池汽车整个生命运营周期的抗压性与可靠性。

3、革新“干法缠绕”工艺，助力行业降本增效

基于新材料选型与新结构设计，未势能源大胆创新全流程生产工艺设计，在内胆成型技术方面，采用目前国内较少应用的注塑-焊接工艺，使得内胆厚度均匀性、尺寸稳定性达到行业较高水准。

同时，首创性的采用预浸带“干法”缠绕工艺，产品性能指标的离散系数可控制在2-3%，缠绕效率较湿法提高80%以上，固化时间缩短30%，疲劳测试寿命＞44000次，在达到轻量化目标的同时，进一步确保碳纤维强度的发挥率、爆破强度和压力循环寿命一致性，有效解决内胆褶皱、屈曲等关键问题，大幅提升质量储氢密度、生产效率与质量，且缠绕过程无滴胶、漏胶等现象，生产环境更加友好，为后续规模化量产与市场供应，提供了有效的数据支撑与运营经验。

目前，未势能源自主开发的第二代IV型储氢瓶系列，已陆续完成火烧试验、耐久性试验、使用性能试验等多个关键试验项目测试，生产线建设已进入尾声，“三新”评审相关工作正在有序推动中。

这也是未势能源聚焦氢能储运领域，以“卡脖子”技术为突破口，继70MPa储氢阀门产品之后取得的又一重大科研创新成果，标志着未势能源在储氢技术领域，从产品开发到应用，已具备成套储氢系统关键技术及核心部件设计、开发与制造能力，并将有助于未势能源拓展产业链供应端与应用端布局，进一步满足正在增长的高压氢气储运市场需求，为行业客户提供更专业、更优质、更具高性价比的解决方案，切实助推氢能储氢装备加速国产化替代，打开降本增效新空间。

文章来源： 未势能源，国际氢能网， 高工氢电